新型水硬性磷铝酸盐水泥的研究进展

水硬性磷铝酸盐水泥是我国原创的一种新型水硬性水泥，其熟料主要矿物组成为磷铝酸钙、铝酸一钙和磷酸三钙。其中，磷铝酸钙是以材料设计为指导思想，设计、制备的具有优越水化性能的新化合物。依据熟料中各组成矿物的水化性能特征，通过调整磷铝酸钙、铝酸一钙和磷酸三钙的相对含量，使其相互配合，可获得满足不同性能需求的磷铝酸盐水泥。在原料中掺杂金属氧化物，可促进熟料煅烧过程中矿相的生成以及提高熟料的水化硬化性能。磷铝酸盐水泥具有高强早强、长期强度稳定发展、硬化体积稳定、优良的抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀以及抗碳化性能等，是一种高性能、多功能胶凝材料，可适用于复杂服役环境下的多种工程。     

以气态硫磺还原磷石膏作全钙源制备贝利特硫铝酸盐水泥

以气态硫磺还原磷石膏(PG)作为全钙源，采用分段煅烧制度制备了贝利特硫铝酸盐水泥，并采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪等研究了其矿物相组成与水化性能.结果表明：贝利特硫铝酸盐水泥的主要矿物相为Ca₄Al₆(SO₄)O■₁₂、Ca₂SiO₄(β-C₂S)和Ca₈Fe₄Al₄O₂₀(C₄AF)，同时含有少量的钙铝黄长石(C₂AS)和alpha’-Ca₂SiO₄·0.05Ca₃(PO₄)₂(α’-C₂S)；随着煅烧温度和煅烧时间的增加，■的含量增加，但煅烧温度超过1 300℃，煅烧时间超过90 min后会对■的形成产生不利的影响；过度煅烧熟料各龄期的强度都会降低，对其早期强度的发展...     

10℃下水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水泥品种、矿物掺合料对水泥基材料在10℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,分别采用普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与活性掺合料X的水泥砂浆试件,测试各试样在(10±1)℃的3%Na_2SO_4溶液中浸泡后的强度变化情况,综合考虑强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。结果表明:在10℃下砂浆试样的强度普遍低于常温环境下,砂浆抗硫酸盐侵蚀性能15%矿粉+3%X15%矿粉+1%X中抗硫水泥普通硅酸盐水泥。加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且活性掺合料X的含量越高效果越明显。     

矿物组成对低热硅酸盐水泥抗海水侵蚀性能的影响

为研究不同矿物组成对低热硅酸盐水泥抗海水侵蚀能力的影响,阐明低热硅酸盐水泥抗海水侵蚀的机理,利用分析纯化学试剂和水泥原材料分别制备硅酸二钙单矿和水泥熟料,并将具有不同矿物组成的低热硅酸盐水泥净浆试件在人工模拟海水中浸泡28d。通过强度发展规律、物相分析和综合热分析,发现硅酸二钙和铁铝酸四钙可以稳定低热硅酸盐水泥在海水中的强度发展,并阐明了海水中复杂盐离子与水泥水化产物反应的机理,建议适当提高铝酸三钙含量以增强低热硅酸盐水泥的抗海水侵蚀能力。     

外源性石灰石粉对水泥基材料抗碳硫硅钙石侵蚀性能的影响

为研究外掺石灰石粉对水泥基材料抗碳硫硅钙石侵蚀性能的影响,本文采用电场加速侵蚀技术,对不同石灰石粉掺量水泥净浆试件进行低温硫酸盐侵蚀试验,并利用形貌变化、XRD及FTIR测试等手段分析其侵蚀过程。结果表明:外掺石灰石粉掺量越大,水泥基材料发生硫酸盐侵蚀的时间越早、侵蚀进程越快且侵蚀等级越高;外掺石灰石粉掺量不大于15%时,低温硫酸盐侵蚀条件下水泥基材料的侵蚀类型以钙矾石型与石膏型为主;当掺量不小于20%时,将同时发生钙矾石型、石膏型及碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀;为避免水泥基材料在低温硫酸盐侵蚀环境下发生TSA侵蚀,建议外掺石灰石粉量控制在5%以内为宜。     

酸-硫酸盐耦合侵蚀环境下水泥基材料耐久性提升技术作用效果分析

采用加速试验方法,研究了抗硫酸盐水泥、矿物掺合料、防腐蚀外加剂等耐久性提升技术对水泥胶砂试件在酸-硫酸盐耦合侵蚀环境下剥蚀情况及抗压强度发展的影响,总结并提出酸-硫酸盐耦合侵蚀环境下水泥基材料耐久性提升技术建议。结果表明:对于酸-硫酸盐耦合侵蚀环境而言,水泥基材料宜采用较低水胶比,掺入适当的矿物掺合料或使用防腐蚀外加剂制备,提升体系的耐久性能。     

硫酸盐和镁盐对水泥腐蚀的研究

一、硫酸盐腐蚀与水泥矿物组分的关系在工程界,单纯以C_3A含量来判别水泥混凝土抗硫酸盐性能的观点相当流行,然而从表1看,水泥的C_3A含量与抗硫酸盐性能并不完全相关,例如2、3号水泥C_3A含量均低于1号,但后者抗硫酸盐性能高于前者。M.Nadu认为出现这种反常现象与熟料冷却速度有关。熟料急冷,存在着玻璃体的铝酸盐不易被硫酸盐腐蚀,因而C_3A含量高的急冷水泥,抗硫酸盐性能比C_3A含量低的慢冷     

丙烯酸钙与矿物掺合料复合改性水泥抗蚀性能研究

结合矿物掺和料与聚合物的优点,根据水泥抗硫酸盐腐蚀性指标来探讨丙烯酸钙与矿物掺合料复合改性水泥的抗蚀性能,实验采用以粉煤灰和矿渣为变量,丙烯酸钙为定量的方式进行,同时结合电子扫描电镜分析水泥试样的微观组织形貌。结果表明,复合1.5%的丙烯酸钙浆液与10%的矿渣可有效地改善水泥的抗蚀性,其抗蚀系数增幅为16.94%。     

硫铝酸盐水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

通过制配水泥胶砂试件进行硫酸盐侵蚀试验,研究了水灰比、养护龄期、侵蚀溶液浓度、侵蚀龄期等对硫铝酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响;并采用宏观观测和扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)微观观测方法,分析和揭示其抗硫酸盐侵蚀机理,并与高抗硫硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能进行了对比。结果表明,硫铝酸盐水泥胶砂试件可以抵抗高浓度硫酸盐的侵蚀,且随着水灰比的降低、养护龄期的延长,其抗硫酸盐侵蚀能力会进一步得到提高;硫铝酸盐水泥混凝土较高的抗硫酸盐侵蚀能力,主要取决于混凝土的高密实度和化学侵蚀内因的减少。侵蚀发生在开口孔隙内,侵蚀产物是团簇状钙矾石(AFt),硫铝酸盐水泥具有显著高于高抗硫水泥抗硫酸盐侵蚀的能力。     

偏高岭土砂浆耐久性研究

偏高岭土组成稳定,来源广泛,作为水泥混凝土矿物掺合料,其火山灰活性可以与硅灰相当,因此采用偏高岭土来制备高性能混凝土的潜力巨大。该试验研究了0%、10%和30%三种偏高岭土掺量下的水泥胶砂试件在盐酸侵蚀和硫酸盐侵蚀两种侵蚀环境下的耐久性和抗压强度、抗折强度。结果表明:当偏高岭土掺量为10%时,能够显著提高水泥混凝土的耐久性和抗压强度、抗折强度,特别是抗硫酸盐侵蚀性能;而偏高岭土掺量达到30%时,其改善效果反而不及10%掺量。     

阿利特-硫铝酸钡钙水泥组成与性能的研究

用正交试验方法研究了不同硫铝酸钡钙(C2.75B1.25A3-S)矿物含量的阿利特(C3S)-硫铝酸钡钙水泥组成与性能.研究结果表明:阿利特和硫铝酸钡钙矿物可以在同一熟料体系中共存;硫铝酸钡钙矿物的最佳含量为8.0%(质量分数,下同);阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料最佳矿物组成为:8.0?.75B1.25A3-S,61.6?S,14.7?S,5.1?A,10.5?AF;在最佳矿物组成条件下制备的阿利特-硫铝酸钡钙水泥的1,3,28 d抗压强度分别为39.8,77.5,85.0 MPa,展现了良好的早期力学性能.借助于XRD和SEM-EDS分析,研究了阿利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的组成和结构.     

低温环境下水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

采用0.36、0.50这2种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫盐酸水泥以及加入矿粉与纳米SiO_2的水泥砂浆试件,测试各试样在(5±1)℃的3%Na_2SO_4溶液中浸泡后的强度变化情况,综合考虑强度与抗蚀系数,对砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。结果表明:在5℃下,0.36水胶比试件的强度高于0.50水胶比试件,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;加入矿物掺合料提高了水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,并且纳米SiO_2的掺量越高效果越明显。砂浆抗硫酸盐侵蚀性能优劣顺序为:15%矿粉+3%纳米SiO_215%矿粉+1%纳米Si O_2中抗硫做盐水泥普通硅酸盐水泥。     

煅烧磷石膏对含掺和料混凝土耐久性的影响

磷石膏经高温煅烧改性后与高钙灰、钢渣二元矿物复合水泥配制混凝土及胶砂.研究了煅烧磷石膏对混凝土抗冻、抗渗性能及胶砂抗硫酸盐侵蚀和抑制体积收缩的影响,用扫描电镜分析了煅烧磷石膏对混凝土耐久性影响的原因.结果表明:在以50%(质量分数)的高钙灰和钢渣为矿物掺和料的复合水泥中加入煅烧磷石膏后,混凝土抗硫酸盐性能没有明显改善,但抗冻、抗渗及抗体积收缩有明显改善,氯离子扩散系数降至142.2×10-14m2/s,100次冻融循环动弹性模量损失率降至19%,90 d体积收缩率减至1.50×10-4.     

高强高贝利特硅酸盐水泥熟料矿相匹配研究

本文基于水泥工业节能减排的需求,通过高强高贝利特硅酸盐水泥熟料的低钙组成设计,针对硅酸盐水泥熟料中不同矿物具有的不同性能特点,制备出高强高贝利特硅酸盐水泥熟料,实现熟料CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O_3多元体系的矿相组成优化匹配,达到实现低钙组成和高强度高性能的目的,降低水泥制备过程的碳排放和能源消耗。     

矿物外加剂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究和评价

为考察不同矿物外加剂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响，本文采用ASTMC1202-95A5％Na2SO4溶液浸泡的方法，对掺不同铝含量的耕煤灰及硅灰浸凝土的一年龄期膨胀率进行了研究。试验结果显示，掺入耕煤灰、硅灰等矿物外加剂使混凝土膨胀串大幅度降低，25％耕煤灰和10％硅灰双掺浸凝土其膨胀率仅为对比组的54．5％；试验结果还显示，掺不同铝含量的耕煤灰混凝土膨胀率基本相近，这表明耕煤灰铝含量不一定是影响混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的主要因素。本文还利用Frearson的评价标准对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能进行了分析，结果表明掺矿物外加剂浸凝土抗硫酸盐侵蚀性能与用抗硫酸盐水泥配制的混凝土性能相当。     

锂渣粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

西部地区盐浸侵蚀严重,是混凝土建筑物老化病害的主要问题之一。锂渣粉是新疆规模化的固体工业废弃物,将其作为矿物掺合料使用一方面可以减少其排放和堆存量,另一方面锂渣粉也能有效改善水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。试验中采用GB/T 749—2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》进行,通过测试分析不同掺量锂渣粉对水泥基材料潜在膨胀性能和抗硫酸盐侵蚀性能的变化,并根据X衍射和扫描电镜分析,研究锂渣粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响和机理。     

混凝土抗侵蚀防腐剂性能研究

采用工业废渣、活性激发组分及阻锈组分制备混凝土抗侵蚀防腐剂,以中、高抗硫酸盐水泥为对比样,研究了混凝土抗侵蚀防腐剂的化学组成、力学性能与耐蚀性能。结果表明,混凝土抗侵蚀防腐剂的抗蚀性能介于中、高抗硫酸盐水泥之间,可以显著提高混凝土的密实性与抗侵入性,具有良好的抗盐类侵蚀功能。氯离子含量仅为0.03%,28d抗压强度比104%,28d膨胀率0.38%,抗蚀系数1.12,膨胀系数1.10,氯离子扩散系数比0.56。     

废弃混凝土再生水泥熟料的配制与性能

以完全不用天然石灰石、粘土、页岩和砂岩,废弃混凝土在生料中的质量百分含量高达95%~99%和普通煅烧工艺制备出了水泥熟料(以下简称再生熟料)。将再生熟料与用天然石灰石和砂岩制备的水泥熟料进行了对比试验与分析,结果表明：2种熟料具有完全相同的XRD特征峰位,再生熟料的熟料矿物形成正常;2种熟料化学成分相近,再生熟料的率值设计中更倾向于高钙低硅;再生熟料的f-CaO含量满足安定性要求;再生熟料制备的水泥的3 d强度达到425级硅酸盐水泥的要求,28 d强度达到525级硅酸盐水泥的要求。     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合体系性能的影响

研究了矿粉、硅灰和粉煤灰3种矿物掺合料对硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合体系的标准稠度用水量、凝结时间、水化放热、胶砂抗折及抗压强度、砂浆干缩率、抗硫酸盐侵蚀性能和水化产物的影响。结果表明:随矿物掺合料掺量的增加,复合体系的标准稠度用水量增大,凝结时间延长;掺加矿物掺合料后水化放热峰出现时间延后,总水化放热量减少,其中掺加矿粉和硅灰的试件初期水化速率减慢程度较掺加粉煤灰试件更明显;3种矿物掺合料对复合体系强度的影响差别较大,掺加3%硅灰的试件3 d抗压强度增长较快;硅灰的掺加会使砂浆干缩率增大,矿粉、粉煤灰的掺加可以减小砂浆试件的干缩;矿物掺合料的掺加会提高胶砂试件抗硫酸盐侵蚀性能,掺粉煤灰的试件抗硫酸盐侵蚀性能最好。     

有机硅类材料对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

通过膨胀率、杨氏模量等宏观性能测试,结合XRD、SEM等微观分析方法,研究了干湿交变条件下内掺和外涂有机硅类材料对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明:内掺和外涂有机硅类材料均能提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。内掺有机硅类材料会降低试件的初始杨氏模量,并且在侵蚀后期生成少量的钙矾石腐蚀产物。在本文采用的试验条件下,有机硅类材料的使用方式对其提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能的作用效果有较大影响,采用外涂的方式其防护效果优于内掺法。